JP2007236670A - 赤外線カットフィルタを備えた内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線カットフィルタの破損時において、被験者、内視鏡装置に悪影響を与えない。
【解決手段】内視鏡装置において、光量を調整する絞り２６と照明光を放射するランプ２２との間に赤外線カットフィルタ２５を配置し、赤外線カットフィルタ２５の表面に導電膜を形成する。赤外線カットフィルタ２５の破損によって導電膜が断線した場合、絞り２６の遮光板を照明光の大部分を遮る非常用位置へ配置するように、絞り２６を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプ等の光源を使用して患部等を観察する内視鏡装置に関し、特に、光源周りに設けられる赤外線カットフィルタに関する。

内視鏡装置では、体腔内等の観察部位を照明するため、ランプから放射された光がスコープ内に設けられたライトガイドによってスコープ先端部へ導かれ、スコープ先端部から射出される。ランプの光に含まれる可視光以外の長波長の光（赤外線）を排除して観察画像の色再現性を良くするため、あるいは加熱作用を有する赤外線成分によって観察部位に熱の影響が出るのを防ぐため、赤外線カットフィルタがランプとライトガイドとの間に設けられる。

照明光の直射によって赤外線カットフィルタが破損すると、赤外線成分が観察部位に照射され、スコープ先端部、観察部位に悪影響を与える恐れがある。そのため、例えば、紫外線カットフィルタを赤外線カットフィルタと光源との間に配置して、赤外線カットフィルタの破損を防ぐ（特許文献１参照）。
特開平５−２３２３８７号公報

赤外線カットフィルタは、外部からの衝撃など熱以外の原因によっても破損する恐れがあり、オペレータが赤外線カットフィルタの破損に気付かず手術などの内視鏡作業を継続した場合、撮像素子を含むスコープ先端部および観察部位に熱の影響が生じる。

本発明の内視鏡装置は、赤外線カットフィルタの破損に対しても被験者に安全であって、装置の故障を未然に防ぐ内視鏡装置であり、照明光を放射する光源と、光源を駆動する光源駆動部と、照明光の光路に配置され、長波長領域の光を遮断する赤外線カットフィルタと、遮光板を有し、照明光の光量を調整する絞りと、被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、絞りを駆動して遮光板を光路に配置させる絞り駆動部を備える。赤外線カットフィルタに導体パターンが設けられ、光源からの光は導体パターンのある赤外線カットフィルタを通過する。例えば、導電膜を蒸着することによって赤外線カットフィルタに導体パターンを形成すればよい。

絞りの構成としては、例えば、端部に遮光板を設け、遮光板を支持する支持部を軸回転させる絞りなどを用いればよく、遮光板をスコープ先端部へ向けて進行する光の光路を部分的に遮蔽するように絞りが軸回転する。この場合、絞り駆動部が、絞りを軸回転させる。絞り駆動部の構成としては、モータなどの絞りを駆動するアクチュエータと、アクチュエータを駆動させるアクチュエータ駆動部が設けられる。赤外線カットフィルタは、絞りと光源との間に配置すればよい。

本発明の内視鏡装置は、導体パターンの断線を検出するパターン断線検出手段を備える。外的衝撃等によって赤外線カットフィルタが破損した場合、それに合わせて導体パターンが断線する。さらに本発明では、絞り駆動部が、パターン断線検出手段により導体パターンの断線が検出された場合、非常用位置へ絞りを位置決めする。ここで、非常用位置は、熱の影響を観察部位へ与えない位置であって、照明光の光量を減少させる位置を表す。遮光板が完全に照明光を遮断する位置から少しずれた位置であって、観察に必要最小限もしくはそれに近い光量を与える位置であるのがよい。例えば、照明光の観察部位へ伝達可能な最大光量の１割、２割程度の光量となるように絞りを駆動すればよい。

本発明の内視鏡装置では、導体パターンが断線した場合、観察部位に必要最小限の照明光を照らす一方、スコープ先端、観察部位へ長波長領域の光線を含んだ照明光はわずかに伝達されるだけであり、熱問題が生じない。また、照明光が完全に遮断されないため、内視鏡作業中において観察部位を確認することができ、スコープの体内からの取り出しなど必要な内視鏡作業を赤外線カットフィルタが破損した状態でも行える。

光量をできるだけ減少させるため、パターン断線検出手段により導体パターンの断線が検出された場合、光源を制御して照明光の光量を減少させる光量減少手段を設けるのがよい。通常観察と赤外線カットフィルタ破損時との切替を確実に実効性あるものにするため、絞り駆動部が、被写体像の明るさに関する明るさ信号および絞りを非常用位置へ移動させるための絞り位置に関する位置信号が入力される切替回路を備えるのがよい。切替回路は、導体パターンが断線していない状態では明るさ信号を出力し、導体パターンが断線した場合、非常用位置に対応した位置信号を出力する。絞り駆動部は、明るさ信号もしくは位置信号に基づいて絞りを駆動する。

本発明の内視鏡調光装置は、遮光板を有し、光源から放射される照明光の光量を調整する絞りと、被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、絞りを駆動して遮光板を照明光の光路に配置させる絞り駆動部と、導体パターンを有し、照明光の光路に配置される赤外線カットフィルタと、導体パターンの断線を検出するパターン断線検出手段とを備え、絞り駆動部が、パターン断線検出手段により導体パターンの断線が検出された場合、熱の影響を観察部位へ与えない位置であって照明光の光量を減少させる非常用位置へ絞りを位置決めすることを特徴とする。

本発明によれば、赤外線カットフィルタの破損時において、被験者、内視鏡装置に悪影響を与えることなく安全に対処することができる。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。

電子内視鏡装置は、ビデオスコープ１０とプロセッサ２０とを備え、ビデオスコープ１０は着脱自在にプロセッサ２０に接続される。プロセッサ２０には、モニタ６０が接続されるとともに、キーボード（図示せず）が接続される。

プロセッサ２０には、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の白色光を放射するランプ２２が設けられ、ランプ電源２３はランプ２２を点灯駆動する。ランプ２２から放射された照明用の光は、赤外線カットフィルタ２５、集光レンズ２７を介してライトガイド１２の入射端１２Ａに入射する。光ファイバー束であるライトガイド１２は、ランプ２２からの光をビデオスコープ１０の先端部へ導き、ライトガイド１２から射出した光は、配光レンズ１４を介してスコープ先端部から射出する。これにより、被写体に照明光が照射される。

照明光が照射された被写体で反射した光は対物レンズ１５を介してＣＣＤ１７の受光面に到達し、被写体像がＣＣＤ１７の受光面に形成される。ＣＣＤ１７の前面には、補色モザイクフィルタ（図示せず）が各画素に対応して配置されており、各色要素のフィルタを通った光に基づき、被写体像に応じたアナログの画像信号が光電変換により発生する。画像信号は、ＮＴＳＣ方式などのＴＶ規格に従って所定の時間間隔（ここでは１／６０秒）で１フィールドずつ順次読み出され、プロセッサ２０の映像信号処理回路３０へ送られる。ＣＣＤ１７は、プロセッサ２０の撮像素子駆動回路３１によって駆動される。

映像信号処理回路３０では、アナログ画像信号に対して、増幅処理、デジタル化処理が施されるととともに、ホワイトバランス調整、ガンマ補正など様々な信号処理が施され、ＮＴＳＣ信号などの映像信号が生成される。映像信号はモニタ６０へ送られ、これによりカラー観察画像がモニタ６０に動画像として表示される。また、映像信号処理回路３０から出力される映像信号は、調光回路２８へ順次送られる。

タイミングコントローラ３２を含むシステムコントロール回路３３は、プロセッサ２０の動作を制御し、ランプ電源２３へ制御信号を出力する。タイミングコントローラ３２は、信号処理のタイミングを調整するクロックパルス信号を、撮像素子駆動回路３１等へ出力する。調光回路２８は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって構成されており、モータ２４へ制御信号を出力する。調光回路２８では、１／６０秒間隔で送られてくる映像信号に基づき、被写体像の明るさを示す輝度値が順次検出される。そして、被写体像の実際の輝度値と参照輝度値との差が検出され、この輝度レベル差に応じてモータ２４へ制御信号が出力される。参照輝度値は被写体像の適正な明るさを示し、キーボード操作等によってあらかじめオペレータが設定する。

赤外線カットフィルタ２５と集光レンズとの間に設けられた絞り２６は、モータ２４の軸周りに軸回転可能であり、モータ２４は、被写体像の明るさが適正な明るさで維持されるように、制御信号に基づいて絞り２６を回転させる。

図２は、赤外線カットフィルタ２５を示した図である。図３は、赤外線カットフィルタ２５の分光透過特性を示した図である。

赤外線カットフィルタ２５の表面２５Ｓには、導体パターンとなる導電膜２５ＣＰが蒸着によって形成されており、両端部に接続部２５ＰＴが設けられている。接続部２５ＰＴの両端は、調光回路２８内に設けられた断線検出用の検出回路（ここでは図示せず）に接続されている。赤外線カットフィルタ２５は、ランプ２２の照明光の光路内に配置され、ランプ２２から放射された光は、導電膜２５ＣＰの形成された表面２５Ｓを通過してライトガイド１２に入射する。ここでの赤外線カットフィルタ２５は、図３に示すように、７００ｎｍ以上の波長の光、すなわち赤外線（近赤外線領域の光を含む）を遮断する。

図４は、自動調光処理の制御ブロック図である。

あらかじめ設定された参照輝度値と輝度信号検出器２８Ｓで検出される輝度値との差である輝度差信号が、スイッチ２８Ａを介して駆動部２８Ｔへ送られる。そして、駆動部２８Ｔでは、輝度レベル差に応じた駆動信号がモータ２４へ出力される。モータ２４は、駆動信号に応じて所定量回転し、これにより絞り２６が軸回転する。赤外線カットフィルタ２５が破損していない状態では、輝度レベル差信号が駆動部２８Ｔへ送られるようにスイッチ２８Ａが切り替えられている。

赤外線カットフィルタ２５の導電膜２５ＣＰは検出回路２８Ｂに接続されており、検出回路２８Ｂは、導電膜２５ＣＰの断線を検出する。検出回路２８Ｂは、導電膜２５ＣＰの断線を検出すると、スイッチ２８Ａおよびシステムコントロール回路３３へ検出信号を出力する。

フォトエンコーダなどの位置検出回路２８Ｗはモータ２４の回転位置を検出することによって、絞り２６の開度を検出し、あらかじめ設定された非常時用の絞り開度との差を表す開度差信号がスイッチ２８Ａへ入力される。赤外線カットフィルタ２５の破損によって検出信号がスイッチ２８Ａへ入力されると、開度差信号が駆動部２８Ｔへ送られるようにスイッチ２８Ａが切り替えられる。駆動差信号に基づいてモータ２４は回転し、フィードバック制御により、絞り２６は非常用の絞り開度の位置へ位置決めされる。

さらに、検出信号がシステムコントロール回路３３に入力されると、ランプ電源２３へ制御信号出力する。この制御信号を受信したランプ電源２３は、照明光の光量を減少させるようにランプ２２へ駆動信号を出力する。

図５は、絞り２６の配置を示した図である。

絞り２６は、端部に遮光板２６Ｂを有し、モータ２４の軸Ｃ周りに取り付けられる。絞り２６は、モータ２４の回転によって軸回転し、ランプ２２からの光の光束ＬＢの退避位置から光束ＬＢを完全に遮る遮光位置までの範囲で移動可能である。絞り２６は、モニタ６０に表示される被写体像の明るさが適正な明るさで維持されるように、光束ＬＢ、すなわち光路の一部を遮る。

電子内視鏡装置に外力等が加えられることによって赤外線カットフィルタ２５が破損した場合、導電膜２５ＣＰが断線し、スイッチ２８Ａが切り替えられる。その結果、絞り２６は、遮光板２６Ｂが図５に示す位置（非常用位置）へ移動するように軸回転する。図５に示すように、非常用位置は、ランプ２２からの照明光の一部はライトガイド１２Ａへ入力する位置であるが、大部分の照明光は遮光板２６Ｂに遮られる。

以上のように第１の実施形態によれば、絞り２６とランプ２２との間に赤外線カットフィルタ２５が配置され、赤外線カットフィルタ２５の表面２５Ｓに導電膜２５ＣＰが形成されている。そして、赤外線カットフィルタ２５の破損によって導電膜２５ＣＰが断線した場合、絞り２６の遮光板２６Ｂが照明光の大部分を遮る非常用位置へ配置されるように、絞り２６が移動する。

絞り、モータなどのアクチュエータの構成は、上記実施形態以外の構成であってもよい。また、導体パターンを導電膜の蒸着以外によって赤外線カットフィルタに設けてもよい。また、ファイバスコープ用の光源装置に適用してもよい。

第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。 赤外線カットフィルタを示した図である。 赤外線カットフィルタの分光透過特性を示した図である。 自動調光処理の制御ブロック図である。 絞りの配置を示した図である。

符号の説明

１０ ビデオスコープ
２０ プロセッサ
２２ ランプ（光源）
２３ ランプ電源
２４ モータ
２５ 赤外線カットフィルタ
２５ＣＰ 導電膜（導体パターン）
２６ 絞り
２６Ｂ 遮光板
２８ 調光回路
２８Ａ スイッチ（切替回路）
２８Ｂ 検出回路（パターン断線検出回路）
３３ システムコントロール回路

Claims (7)

1. 照明光を放射する光源と、
   遮光板を有し、照明光の光量を調整する絞りと、
   被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、前記絞りを駆動して前記遮光板を照明光の光路に配置させる絞り駆動部と、
   導体パターンを有し、照明光の光路に配置される赤外線カットフィルタと、
   前記導体パターンの断線を検出するパターン断線検出手段とを備え、
   前記絞り駆動部が、前記パターン断線検出手段により前記導体パターンの断線が検出された場合、熱の影響を観察部位へ与えない位置であって照明光の光量を減少させる非常用位置へ前記絞りを位置決めすることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記パターン断線検出手段により前記導体パターンの断線が検出された場合、前記光源を制御して照明光の光量を減少させる光量減少手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記赤外線フィルタが導電膜を有し、
   前記導電パターンが前記導電膜として形成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記絞りが、端部に前記遮光板が設けられ、軸周りに回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記赤外線カットフィルタが、前記絞りと前記光源との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
6. 前記絞り駆動部が、被写体像の明るさに関する明るさ信号および前記絞りを非常用位置へ移動させるための絞り位置に関する位置信号が入力される切替回路を有し、
   前記切替回路が、
   前記導体パターンが断線していない状態では明るさ信号を出力し、
   前記導体パターンが断線した場合、前記非常用位置に対応した位置信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
7. 遮光板を有し、光源から放射される照明光の光量を調整する絞りと、
   被写体像の明るさを適正な明るさで維持するように、前記絞りを駆動して前記遮光板を照明光の光路に配置させる絞り駆動部と、
   導体パターンを有し、照明光の光路に配置される赤外線カットフィルタと、
   前記導体パターンの断線を検出するパターン断線検出手段とを備え、
   前記絞り駆動部が、前記パターン断線検出手段により前記導体パターンの断線が検出された場合、熱の影響を観察部位へ与えない位置であって照明光の光量を減少させる非常用位置へ前記絞りを位置決めすることを特徴とする内視鏡用調光装置。

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